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酸雨和冻融环境对再生及钢管再生混凝土性能影响的研究

作　者: 鲁军凯
导　师: 查晓雄
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 钢管再生混凝土再生混凝土酸雨冻融有限元
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了实现可持续发展、构建节约型社会,建筑废弃物的再生利用成为了一个急需解决的问题。而废弃混凝土在建筑废弃物中占有的比重非常大,以往的废弃混凝土除了一小部分用作道路和建筑物的基础垫层之外,大部分的废弃混凝土都运往了郊外或者农村,然后随意堆放或者填埋,这些做法占用了大量的土地,耗费了很多垃圾清运费用,所以进行再生混凝土的研究在我国有极其重要的现实意义。再生混凝土是再生集料混凝土的简称,它是指利用废混凝土破碎加工而成的再生集料,部分或全部代替天然集料配制而成的新混凝土。由于再生骨料孔隙率大,弹性模量低,吸水率高等特点,以往的适用于普通混凝土的规范不完全适用于再生混凝土,而且目前国内外对再生混凝土的研究还主要停留在材料性能上,对于其结构方面性能的研究比较少,尤其是再生混凝土的耐久性能及再生混凝土结构耐久性设计方面更是人们研究的一个主方向。我国的混凝土结构耐久性受酸雨和冻融的影响较大。酸雨对我国长江以南地区的混凝土结构影响较大,而在我国北方冻融问题对结构也有很大的危害,本文针对这两种不利情况分别展开试验研究,同时进行了模拟酸雨溶液对再生混凝土外观、质量、抗压强度及中性化深度的对比试验,以及冻融环境对钢管再生混凝土抗冻耐久性能影响的试验研究。本文采用干湿交替法进行了模拟酸雨对再生混凝土影响的试验,通过与普通混凝土的对比试验,得出了再生骨料替代率为100%的再生混凝土在酸雨作用下与普通混凝土性能改变的差别状况;同时采用气冻气融的方法模拟了实际工作中的受冻实心和空心钢管再生混凝土的冻胀应变变化情况,并且应用有限元软件ABAQUS模拟了该试验过程,经对比分析后得出了实心及空心钢管再生混凝土在不同情况下的弹性模量和冻胀应变变化情况,并且对钢管与混凝土之间的紧箍力进行了计算分析,为今后对钢管混凝土在冻融作用下的研究做了一定的铺垫。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景  9-13
    1.1.1 再生混凝土的应用  9-10
    1.1.2 酸雨对环境和建筑物的影响  10-12
    1.1.3 冻融对建筑结构的不利影响  12-13
  1.2 研究的目的和意义  13
  1.3 国内外的研究现状及分析  13-17
    1.3.1 再生混凝土的发展及研究现状  13-14
    1.3.2 混凝土抗酸雨耐久性的研究现状  14-16
    1.3.3 钢管混凝土抗冻耐久性的研究现状  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-19
第2章酸雨对再生混凝土的腐蚀试验及分析  19-31
  2.1 试验材料与仪器  19
    2.1.1 试验材料  19
    2.1.2 试验配合比设计  19
  2.2 试验仪器  19-20
  2.3 试验步骤  20-21
  2.4 模拟酸雨溶液的实验室模拟  21-22
  2.5 酸雨对再生混凝土耐久性影响的研究  22
  2.6 酸雨的形成  22-23
  2.7 酸雨对混凝土的腐蚀机理  23
  2.8 酸雨对试块的外观腐蚀分析  23-25
  2.9 试验结果及分析  25-30
    2.9.1 试块质量变化分析  25-27
    2.9.2 抗压强度分析  27-28
    2.9.3 中性化深度分析  28-30
  2.10 本章小结  30-31
第3章钢管再生混凝土抗冻耐久性的试验研究  31-47
  3.1 试验材料与仪器  31-33
    3.1.1 试验材料  31
    3.1.2 试验仪器:  31-33
  3.2 试验配合比及试验步骤  33
    3.2.1 试验配合比设计  33
    3.2.2 试验步骤  33
  3.3 试验内容及现象  33-39
    3.3.1 试件成型  33-34
    3.3.2 试件的养护加工及处理  34-35
    3.3.3 试件安装及加恒载  35-36
    3.3.4 冻融循环  36-38
    3.3.5 试件加载破坏  38-39
  3.4 试验结果分析  39-46
    3.4.1 实空心钢管再生混凝土抗压试验分析  39-42
    3.4.2 钢管再生混凝土冻融试验结果分析  42-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章钢管再生混凝土抗冻耐久性有限元及理论分析  47-63
  4.1 引言  47
  4.2 试验中的温度场分析  47-49
    4.2.1 与温度场相关的基本热力学性能  47
    4.2.2 试验及有限元模拟中温度的设定  47
    4.2.3 热传导方程及求解  47-49
  4.3 混凝土的本构模型及其参数的确定  49-51
  4.4 钢材的本构模型及其参数确定  51
  4.5 有限元模型的建立  51-52
    4.5.1 单元选取与网格划分  51-52
    4.5.2 边界约束条件以及接触等  52
  4.6 冻融循环试验有限元分析及结果对比  52-58
    4.6.1 模拟中温度变化情况  52-54
    4.6.2 冻胀应变的模拟结果及其分析  54-58
  4.7 钢管与核心混凝土紧箍力的研究分析  58-62
    4.7.1 钢管混凝土的冻胀机理  58-59
    4.7.2 钢管再生混凝土冻胀紧箍力分析  59-62
  4.8 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67-69
致谢  69

酸雨和冻融环境对再生及钢管再生混凝土性能影响的研究

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